基于DPSIRM 模型的長江中游城市群生態(tài)安全時空特征及障礙因素

呂添貴,邱蓉,趙巧,李銳,陳安瑩,肖佳

(1.江西財經(jīng)大學(xué)財稅與公共管理學(xué)院,南昌 330013;2.江西省科技事務(wù)中心,南昌 330046)

城市群作為社會經(jīng)濟發(fā)展的重要載體,構(gòu)建其生態(tài)安全屏障是實現(xiàn)區(qū)域高質(zhì)量發(fā)展的重要保障。隨著中國城市化與工業(yè)化進程的不斷推進,土地利用覆被變化所產(chǎn)生的城市污水排放、空氣污染、水土流失等問題,對區(qū)域生態(tài)資源環(huán)境產(chǎn)生巨大壓力,導(dǎo)致城市群生態(tài)安全問題日漸突出[1-2]。為應(yīng)對城市群區(qū)域生態(tài)安全,中央政府先后推動城市群生態(tài)綠色一體化生態(tài)文明建設(shè),以響應(yīng)城市群與生態(tài)環(huán)境間協(xié)同發(fā)展關(guān)系[3-4]。為此,如何科學(xué)合理評價城市群生態(tài)安全狀態(tài),已成為城市群生態(tài)安全屏障建設(shè)的研究熱點之一。

圍繞生態(tài)安全評價主題,學(xué)者們從不同角度開展諸多探討。在概念內(nèi)涵上,強調(diào)生態(tài)系統(tǒng)的健康和完整程度[5];在研究尺度上,以國域、省市域、流域生態(tài)以及特定景觀生態(tài)系統(tǒng)為研究范圍;在研究視角上,由單一要素向“自然環(huán)境-社會經(jīng)濟”為整體要素轉(zhuǎn)變;在理論分析框架層面,包含PSR,SPSIR,DPSIR等體現(xiàn)因果關(guān)系的模型[6]。由于生態(tài)環(huán)境問題的空間關(guān)聯(lián)性、復(fù)雜性與差異性,有關(guān)生態(tài)安全評價指標體系與測算方法尚未統(tǒng)一,主要有綜合評價法、生態(tài)足跡法和景觀格局分析法等[7-8];在時空格局研究上,多采用探索性時空數(shù)據(jù)分析方法實現(xiàn)時間與空間的良性耦合[9];在影響因素方面,主要聚焦遺傳算法投影尋蹤模型、障礙度模型、OLS 模型及GWR 模型等[6,10]。綜上,已有研究為確定區(qū)域生態(tài)安全評價尺度、理論框架和研究方法等提供了理論借鑒,為后續(xù)研究奠定良好基礎(chǔ)。近年來,生態(tài)安全研究主題逐漸深化,研究單元由宏觀轉(zhuǎn)為中觀和微觀,多聚焦于區(qū)域生態(tài)安全的時空格局,而對區(qū)域發(fā)展至成熟階段的空間組織形式的城市群研究相對較少;在理論框架方面,由于缺少因果鏈條之間協(xié)調(diào)管理部分,而使整體系統(tǒng)聯(lián)動性較低。長江中游城市群作為長江經(jīng)濟帶的重要組成部分,在區(qū)域發(fā)展格局中扮演重要作用,亟需解決生態(tài)價值高和生態(tài)問題頻發(fā)之間的矛盾[11]。鑒于此,本研究以長江中游城市群31個市級行政單元為研究對象,基于DPSIRM 模型構(gòu)建長江中游城市群生態(tài)安全評價體系并揭示其時空演化格局,采用障礙度模型識別其生態(tài)安全障礙因素和提出相應(yīng)提升路徑,旨在為其他城市群與生態(tài)環(huán)境協(xié)同發(fā)展提供借鑒參考。

1 研究區(qū)概況與研究框架

1.1 研究區(qū)概況

長江中游城市群位于北緯26°03′—32°38′,東經(jīng)110°45′—118°21′,是以環(huán)鄱陽湖城市群、環(huán)長株潭城市群、武漢城市圈為主體形成的中部地區(qū)特大城市群,跨江西、湖南、湖北三省,共包括31個城市,國土面積約32.6萬km2。作為長江經(jīng)濟帶的重要組成部分,其戰(zhàn)略定位是成為具有重要影響力的生態(tài)型城市群,研究區(qū)域涵蓋“一江兩湖”,區(qū)域濕地資源和動植物資源豐富,也是重要的生態(tài)安全屏障區(qū)。然而,作為贛鄂湘三省的人口聚集區(qū)以及社會經(jīng)濟發(fā)展的重點地區(qū),近年來伴隨著城鎮(zhèn)化和工業(yè)化迅速發(fā)展,由于重化工業(yè)污染的過度排放和資源低效粗放利用導(dǎo)致了水土流失等系列環(huán)境問題。而這些已成為遏制長江中游城市群經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重要因素。欣喜的是,2022年國家發(fā)改委公布《長江中游城市群發(fā)展“十四五”實施方案》,提出生態(tài)優(yōu)先和綠色發(fā)展原則,強調(diào)推動綠色低碳轉(zhuǎn)型,共同筑牢區(qū)域生態(tài)安全屏障[12]。為此,如何評價長江中游城市群生態(tài)安全時空演變特征并診斷其影響因素,并將豐富生態(tài)價值轉(zhuǎn)化為發(fā)展優(yōu)勢,已成為構(gòu)建其生態(tài)安全格局的必然選擇。

1.2 研究框架

在“十四五”時期,從國家層面推進長江經(jīng)濟帶全域生態(tài)環(huán)境保護和全面綠色轉(zhuǎn)型,為長江中游城市群發(fā)展帶來戰(zhàn)略機遇。而“驅(qū)動力-壓力-狀態(tài)-影響-響應(yīng)-管理”(driving force-pressure-state-impact-responsemanagement,DPSIRM)模型,強調(diào)社會、經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境各系統(tǒng)間“因果”聯(lián)系,適用于水資源安全、湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康和人居環(huán)境安全等,契合生態(tài)安全治理特征[13-14]。由于傳統(tǒng)上DPSIR模型中將社會預(yù)防、適應(yīng)或改善措施均納入為響應(yīng)模塊,無法充分凸顯政府在改善保護生態(tài)環(huán)境的重要性。而在DPSIRM 模型中將政府采取的干預(yù)和恢復(fù)措施,單獨作為管理模塊鏈條因果關(guān)系,能夠更加突出自然環(huán)境、資源與人類活動的耦合協(xié)同作用,保障管理區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)健康和系統(tǒng)完整性[15]。為此,本研究將生態(tài)系統(tǒng)驅(qū)動因素(D)分為人口、經(jīng)濟和社會發(fā)展三部分。其中,在驅(qū)動力作用下,對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生生態(tài)資源壓力和生態(tài)環(huán)境壓力(P),而在壓力作用下導(dǎo)致植被覆蓋、水質(zhì)污染和土地利用等生態(tài)狀態(tài)改變(S),進而對生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)人類安全、經(jīng)濟發(fā)展和社會進步方面造成影響(I)。此外,為應(yīng)對生態(tài)安全狀態(tài)變化以及生態(tài)系統(tǒng)的改變影響,需要在經(jīng)濟對策和技術(shù)治理方面做出響應(yīng)(R),在此基礎(chǔ)上,基于組織制度建設(shè)和生態(tài)修復(fù)政策對其進行綜合治理(M)。鑒于此,基于DPSIRM 模型形成了長江中游城市群生態(tài)安全循環(huán)模式。

2 指標選取與研究方法

2.1 指標選取與數(shù)據(jù)來源

2.1.1 評價指標選取 在參考生態(tài)安全評價已有研究基礎(chǔ)上[16-17],結(jié)合長江中游城市群生態(tài)環(huán)境以及社會經(jīng)濟發(fā)展現(xiàn)狀特征,基于DPSIRM 模型的生態(tài)安全評價指標體系,綜合考慮科學(xué)性和數(shù)據(jù)可獲性,共選取評價因子(表1)。

表1 長江中游城市群生態(tài)安全評價因子及其權(quán)重Table 1 Ecological safety assessment factors and their weights for urban agglomeration in the middle reaches of the Yangtze River

(1)驅(qū)動力因子。體現(xiàn)為人口社會經(jīng)濟因素共同作用區(qū)域生態(tài)安全水平。其中人口密度表征人口驅(qū)動;城鎮(zhèn)化率表征社會驅(qū)動;第二產(chǎn)業(yè)增加值占GDP比重表征經(jīng)濟驅(qū)動,反映經(jīng)濟結(jié)構(gòu)以農(nóng)業(yè)經(jīng)濟為主轉(zhuǎn)向以工業(yè)經(jīng)濟為支撐的程度[18]。

(2)壓力因子。體現(xiàn)為人類行為活動作用于生態(tài)環(huán)境壓力,體現(xiàn)為生態(tài)資源壓力和生態(tài)環(huán)境壓力。其中,人均水資源量、單位GDP能耗表征對生態(tài)資源產(chǎn)生供給與需求矛盾壓力;工業(yè)二氧化碳排放量和單位耕地面積化肥使用量,表征人類活動對生態(tài)環(huán)境污染壓力。

(3)狀態(tài)因子。體現(xiàn)為植被覆蓋、土質(zhì)污染和土地利用層面的區(qū)域資源環(huán)境狀態(tài)。其中,森林覆蓋率表征生態(tài)系統(tǒng)植被覆蓋狀態(tài);城市污水排放量表征生產(chǎn)生活對水質(zhì)造成污染狀態(tài);城市建設(shè)用地面積比重表征人類社會土地利用狀態(tài)。

(4)影響因子。體現(xiàn)區(qū)域生態(tài)安全水平產(chǎn)生的影響分為對經(jīng)濟發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和社會進步影響。其中人均GDP表征在生活水平方面的經(jīng)濟發(fā)展影響;第三產(chǎn)業(yè)增加值占GDP指數(shù)表征在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)方面影響;綠地與廣場用地面積表征在用地安排的社會空間進步影響。

(5)響應(yīng)因子。體現(xiàn)為區(qū)域生態(tài)安全受到威脅的應(yīng)對措施,包含經(jīng)濟對策和技術(shù)治理兩部分。其中固定資產(chǎn)投資促進資源利用和產(chǎn)出效率的可持續(xù)提升,表征經(jīng)濟對策方面響應(yīng)措施;污水處理率和生活垃圾無害處理率,表征技術(shù)治理方面的響應(yīng)措施。

(6)管理因子。表征政府為了減少人類活動對區(qū)域生態(tài)造成的破壞,而主動采取的干預(yù)和恢復(fù)措施,包含制度建設(shè)和生態(tài)修復(fù)兩方面。其中。地方財政一般預(yù)算內(nèi)教育支出間接促進資源利用效率的提升,表征生態(tài)環(huán)境保護的制度建設(shè);水土流失治理面積和建成區(qū)綠化覆蓋度,體現(xiàn)政府推動區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)治理,表征減小人類行為影響的生態(tài)修復(fù)過程。

2.1.2 數(shù)據(jù)來源 本研究使用的社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)和水資源數(shù)據(jù)主要來源于湖北省、湖南省和江西省三省的《統(tǒng)計年鑒(2007—2021 年)》《中國城市統(tǒng)計年鑒(2007—2021年)》[19]、三省各地市《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報(2007—2021 年)》《水資源公報(2007—2021年)》等。此外,部分缺失數(shù)據(jù)采用綜合評估,根據(jù)相鄰年份的數(shù)據(jù)計算獲取。同時基于數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性和可獲性,對于長江中游城市群內(nèi)的撫州市、吉安市的部分縣(區(qū)),采用撫州市和吉安市全域數(shù)據(jù)作為統(tǒng)計口徑。

2.2 研究方法

2.2.1 生態(tài)安全評價指標權(quán)重確定 區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)是一個復(fù)雜體系,故本研究采用組合賦權(quán)法,結(jié)合主客觀方法共同確定指標權(quán)重,可更科學(xué)地評價其生態(tài)安全水平[20]。其中,運用層次分析法進行生態(tài)安全主觀解析,并判斷各指標相對權(quán)重。而生態(tài)安全客觀賦權(quán)方法則采用熵權(quán)法,修正主觀認知的不準確性,依據(jù)各指標信息熵的多少更客觀地反映各個指標在評價中的重要性,以此確定權(quán)重大小[21]。基于主客觀賦權(quán)方法同等重要,通過平均加權(quán)計算得出最終綜合權(quán)重(表1)。

(1)數(shù)據(jù)極差標準化處理。本文對研究區(qū)的n個市m個評價指標構(gòu)成的原始矩陣X運用極差標準化法進行處理,公式如下:

正向指標:

負向指標:

由此得到標準化數(shù)據(jù)rij,并構(gòu)成標準化矩陣R={rij)m×n。

(2)定義熵以及熵權(quán)。本文將第i個評價指標定義熵Pi定義為:

其中,當fij=0,則fijlnfij=0,

即可確定第i個指標的定義熵權(quán)Wi為:

(3)組合賦值法確定生態(tài)安全評價指標權(quán)重。根據(jù)標準化值和指標層的組合權(quán)重進行加權(quán)求和,計算得出長江中游城市群生態(tài)安全評價值,其計算公式為:

式中:E為綜合評價值;rij為第i個指標的標準值;Nj為第j個指標的組合權(quán)重;n為指標個數(shù),本文取n=19。

2.2.2 生態(tài)安全劃分標準 參考借鑒生態(tài)安全劃分標準[22-23],并結(jié)合長江中游城市群生態(tài)安全實際狀況,采用等距法將研究區(qū)生態(tài)安全評價值劃分為5個等級,即為不安全(Ⅰ)、較不安全(Ⅱ)、臨界安全(Ⅲ)、基本安全(Ⅳ)和安全(Ⅴ),其中,生態(tài)安全評價值越接近于1,表示該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能越好,即生態(tài)安全水平越高;反之越接近于0,則表示越差(表2)。

表2 長江中游城市群生態(tài)安全評價等級Table 2 Ecological security assessment levels of urban agglomeration in the middle reaches of the Yangtze river

2.2.3 空間自相關(guān) 探索性空間數(shù)據(jù)分析是揭示不同區(qū)域數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)性和規(guī)律性的數(shù)據(jù)分析方法。其中,全局自相關(guān)分析能反映區(qū)域內(nèi)研究對象的總聯(lián)系程度和空間關(guān)聯(lián)格局,通過Moran′sI指數(shù)反映該變量樣本在區(qū)域空間內(nèi)的時空演變規(guī)律,計算公式為:

局部空間自相關(guān)分析能表現(xiàn)某研究單元與鄰近空間地域單元空間特征的相關(guān)程度,反映其局部區(qū)域空間集聚特征。公式如下:

式中:Z為研究區(qū)域空間單元屬性值的標準處理形式。指數(shù)值為正表示研究單元i與其相鄰空間單元屬性值之間空間差異性小;反之,則表示存在較大差異。

2.2.4 障礙因素診斷模型 通過障礙度模型對各因素進行診斷分析,主要依據(jù)因子貢獻度(Mi),指標偏離度(Si)和障礙度(Ni)3個指標確定障礙度大小并進行排序。在此基礎(chǔ)上,比較各因子的主次關(guān)系,以及對長江中游城市群生態(tài)安全狀況提升的阻礙程度,尋找制約研究區(qū)生態(tài)安全的主要障礙因素,并提出生態(tài)應(yīng)對策略[24-25]。

式中:Ni為指標障礙度;Mi為指標貢獻度,值為第i項指標綜合權(quán)重;Si為指標偏離度;Xi為第i項指標歸一化值,其中Si=1-Xi。

3 結(jié)果與分析

3.1 生態(tài)安全時空演變

3.1.1 生態(tài)安全時序變化特征 由表3可知,長江中游城市群生態(tài)安全得分從2006年的0.353 5增長到了2020年的0.519 8,年均增長0.011 9,均值呈穩(wěn)步上升態(tài)勢。其中,2011—2017年,生態(tài)安全評價值增加最快,年平均增加值達到0.014 2。然而,江西省10市在2011年,湖南省8市在2013年、2018年出現(xiàn)小幅降低并未出現(xiàn)持續(xù)下降狀態(tài)。相應(yīng)的是,2006—2020年長江中游城市群31個城市生態(tài)安全等級均實現(xiàn)了從較不安全(Ⅱ)等級到臨界安全(Ⅲ)等級的提升。從2006年僅有撫州、吉安、宜春和宜春,共4個城市達到臨界安全(Ⅲ)等級,提升到在2020年有九江、吉安、上饒、武漢、宜昌和長沙,共6個市達到了生態(tài)安全評價值0.6 以上,即達到基本安全(Ⅳ)等級。其中長沙市在2016年最先達到基本安全(Ⅳ)等級,且成為研究期內(nèi)長江中游城市群生態(tài)安全評價值最高的城市。

表3 長江中游城市群生態(tài)安全評價值(2006-2020年)Table 3 Ecological safety assessment value of urban agglomeration in the middle reaches of the Yangtze River(2006-2020)

3.1.2 生態(tài)安全空間變化特征 為了更加直觀展示長江中游城市群生態(tài)安全水平時空動態(tài)演化過程,選取2006年、2013年和2020年為典型年份,分析長江中游城市群生態(tài)安全水平空間分布格局(圖1)。

圖1 長江中游城市群生態(tài)安全水平典型年份空間分布格局Fig.1 Spatial distribution pattern of ecological security level of urban agglomeration in the middle reaches of the Yangtze River

由圖1可知,研究區(qū)內(nèi)部各地市在生態(tài)安全空間上存在差異,其中,江西省10市的總體生態(tài)安全評價等級高于湖北13市和湖南8市。總體而言,長江中游城市群生態(tài)安全水平較低,其中多處于臨界安全等級(Ⅲ),距離整體達到基本安全等級(Ⅳ)狀態(tài)仍有較大差距,還需較長時間提升至安全狀態(tài)等級(Ⅳ)。

(1)在2006年,長江中游城市群生態(tài)安全等級普遍為較不安全等級(Ⅱ),僅有江西省宜春市、撫州市、吉安市和湖北省的宜昌市為臨界安全等級(Ⅲ)。究其原因,2006年正處于城鎮(zhèn)化和工業(yè)化高速發(fā)展時期,忽視了經(jīng)濟社會發(fā)展過程中帶來的生態(tài)污染和破壞,暴露出來一系列生態(tài)安全相關(guān)的問題。表明生態(tài)安全水平普遍不高,有較大提升空間。

(2)在2013年,長江中游城市群生態(tài)安全等級大多轉(zhuǎn)為臨界安全等級(Ⅲ),仍有江西省的鷹潭市、湖北省的荊州市、天門市、潛江市、仙桃市、孝感市、鄂州市、黃石市和湖南省的湘潭市為較不安全等級(Ⅱ)。究其原因,面對資源約束趨緊和生態(tài)系統(tǒng)退化日益嚴峻形勢,江西省、湖北省和湖南省積極響應(yīng)“大力推進生態(tài)文明建設(shè)”的戰(zhàn)略決策,形成了長株潭城市群循環(huán)經(jīng)濟試驗區(qū)、武漢都市圈和鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)等綠色發(fā)展綠色循環(huán)低碳戰(zhàn)略,有效提升了區(qū)域生態(tài)安全水平。

(3)在2020年,長江中游城市群生態(tài)安全等級為臨界安全等級(Ⅲ),已無地市為較不安全等級(Ⅱ),其中有江西省的九江市、上饒市、吉安市和湖北省的武漢市、宜昌市和湖南省的長沙市已經(jīng)上升為基本安全等級(Ⅳ)。究其原因,武漢市和長沙市作為省會城市,固定資產(chǎn)投資額和地方財政一般預(yù)算內(nèi)教育支出相對其他城市較高,且單位GDP 能耗受產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移升級影響逐年降低,使之生態(tài)安全水平得到進一步提升。

3.2 生態(tài)安全空間相關(guān)性

為進一步揭示長江中游城市群生態(tài)安全水平空間關(guān)聯(lián)性,借助Geoda軟件,運用探索性空間數(shù)據(jù)分析方法,對研究區(qū)生態(tài)安全水平進行全局自相關(guān)分析和局部自相關(guān)分析。

3.2.1 全局自相關(guān)分析 基于Geoda軟件進行全局自相關(guān)分析,測度全局空間相關(guān)系數(shù)Global Moran′sI(表4)。結(jié)果表明,Global Moran′sI指數(shù)值介于0.035～0.214波動變化,且大多通過1%的顯著性檢驗,表明長江中游城市群生態(tài)安全水平存在空間自相關(guān)性,但呈“隨機—聚集”兩種狀態(tài)變化。2020年Moran′sI值呈降低趨勢,是15 a內(nèi)的最低值,空間相關(guān)性與之前相比有所減弱。究其原因,2020年是污染防治關(guān)鍵年份,區(qū)域內(nèi)多個城市生態(tài)安全水平進一步提升,縮小了與生態(tài)安全高值區(qū)的差距,尚未形成顯著正相關(guān),表明生態(tài)安全高值區(qū)的輻射帶動作用仍需加強。

表4 長江中游城市群生態(tài)安全水平Global Moran's I 指數(shù)Table 4 Global Moran's I index of ecological security level of urban agglomeration in the middle reaches of the Yangtze River

3.2.2 局部自相關(guān)分析 由于Moran′sI指數(shù)無法揭示長江中游城市群生態(tài)安全水平的局部空間自相關(guān)特征,引入Local Moran值來研究長江中游城市群生態(tài)安全水平的局部空間自相關(guān)分布格局。為此,選擇2006年、2013年和2020年典型年份進行局部空間自相關(guān)分析,得到長江中游城市群生態(tài)安全水平的LISA 集聚圖(圖2)。

圖2 長江中游城市群生態(tài)安全水平LISAFig.2 LISA chart of ecological security level of urban agglomeration in the middle reaches of the Yangtze River

(1)整體特征。長江中游城市群生態(tài)水平具有空間集聚效應(yīng),其中,高—高聚集區(qū)(HH)大多位于江西省域中部,這些區(qū)域城市降水充沛,擁有豐富的水資源和森林覆蓋率高,自然保護區(qū)眾多且經(jīng)濟發(fā)展水平相對較低,能夠產(chǎn)生正向空間溢出效應(yīng)。低—低聚集區(qū)(LL)則位于湖北省的中部地區(qū),該類型地區(qū)自然環(huán)境條件較差,主要體現(xiàn)在年均降水較少且森林覆蓋率較低,但人口密度大,尤其是環(huán)境友好型發(fā)展驅(qū)動力相對匱乏。而武漢和周邊城市多為高—低集聚區(qū)(HL),萍鄉(xiāng)市和新余市常為低—高聚集區(qū)(LH),表明空間上存在兩極分化現(xiàn)象。究其原因,武漢市作為湖北省會城市,經(jīng)濟基礎(chǔ)較雄厚和科技實力相對領(lǐng)先,以此積極推進生態(tài)文明建設(shè),以及支持集約節(jié)能減排工作的進行;而萍鄉(xiāng)和新余市存在礦山開采破壞的歷史生態(tài)問題,且受社會經(jīng)濟條件制約,生態(tài)整治和修復(fù)工作滯后。而湖南省域生態(tài)安全水平集聚效應(yīng)一直呈不顯著特征,表明其他地區(qū)的空間帶動效應(yīng)作用不明顯。

(2)局部特征。在2006年,江西省的撫州市、鷹潭市和湖北省的襄陽市為高—高聚集區(qū)(H H)。其中撫州和鷹潭市靠近武夷山脈,森林覆蓋率較高;襄陽市則位于長江最大支流漢江中游,水資源充沛和河流、庫塘眾多;該類型區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)基礎(chǔ)普遍較好,有較強環(huán)境凈化能力。除了自然因素先天優(yōu)勢,該區(qū)域地市政府不斷加大生態(tài)文明建設(shè)力度,建立了流域水生態(tài)補償機制和重點生態(tài)功能區(qū)財政轉(zhuǎn)移支付制度,同時將降污減排和節(jié)能降耗完成情況納入到地方發(fā)展綜合評價體系,這些因素共同促進了區(qū)域生態(tài)安全水平達到區(qū)域較高水平且具有良好擴散效應(yīng),持續(xù)帶動周邊區(qū)域提升生態(tài)安全狀態(tài)。而相應(yīng)的是,湖北省的武漢市和仙桃市為低—低聚集區(qū)(LL)。

在2013年,高—高聚集區(qū)(HH)城市減少為江西省的宜春市。低—低聚集區(qū)(LL)增加為湖北省的4個城市,包括荊門市、潛江市、仙桃市和天門市。究其原因,該類型受到傳統(tǒng)的資源開發(fā)模式影響,如荊門市粗放開發(fā)挖掘石料資源,使生態(tài)受到了較大影響。此外,隨著武漢市污染產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移承接,但未獲得合理的生態(tài)環(huán)境補償。而武漢市則逐漸實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型升級,由低—低聚集區(qū)(LL)轉(zhuǎn)變?yōu)楦摺途奂瘏^(qū)(HL)。可見,從粗放低效發(fā)展模式轉(zhuǎn)變?yōu)榧s綠色是區(qū)域生態(tài)安全水平提升重要方向。

在2020年,江西省撫州市由不顯著再次成為高—高聚集區(qū)(HH)。南昌市由低—高聚集區(qū)(LH)轉(zhuǎn)為高—高聚集區(qū)(HH)。究其原因,作為江西省省會城市,南昌市工業(yè)水平相對較高,尤其體現(xiàn)在工業(yè)二氧化碳排放量和城市污水排放量指標上,與周邊城市生態(tài)安全水平存在明顯空間差異,通過采用循環(huán)利用技術(shù)以及和提升環(huán)境污染治理力度,如降低單位GDP能耗、提高建成區(qū)綠化覆蓋度等舉措,極大提升了區(qū)域生態(tài)安全水平,低—高集聚現(xiàn)象消失,轉(zhuǎn)而成為高—高聚集區(qū)(H H)。低—低聚集區(qū)(LL)仍為湖北省四市。

3.3 生態(tài)安全障礙度診斷

3.3.1 因素層障礙度診斷 由表5可知,2006—2020年長江中游城市群的驅(qū)動力、壓力、狀態(tài)、影響、響應(yīng)和管理障礙度均值分為8.46%,18.17%,6.37%,22.09%,17.80%,27.11%。由此可知,研究區(qū)生態(tài)安全因素層指標障礙度的綜合排序為:管理因素＞影響因素＞壓力因素＞響應(yīng)因素＞驅(qū)動力因素＞狀態(tài)因素。研究期間,6個子系統(tǒng)對長江中游城市群生態(tài)安全水平障礙度存在差異變化。其中驅(qū)動力子系統(tǒng)、狀態(tài)子系統(tǒng)障礙度持續(xù)上升;響應(yīng)子系統(tǒng)障礙度則呈連續(xù)下降趨勢,從2006年21.14%下降至2020年的15.66%;而壓力子系統(tǒng)、影響子系統(tǒng)和管理子系統(tǒng)障礙度有小幅上下波動,但總體變化相對平穩(wěn)。

表5 長江中游城市群生態(tài)安全因素層障礙度演變(2006-2020年)Table 5 Evolution of ecological security factor layer barriers in urban agglomerations in the middle reaches of Yangtze River(2006-2020)

3.3.2 指標層障礙度診斷 為進一步分析指標層的影響程度,選擇2006年、2013年、2020年作為典型年份,對指標層各因素障礙度進行大小排序(表6)。由結(jié)果可知,固定資產(chǎn)投資額比重、人均水資源量、地方財政一般預(yù)算內(nèi)教育支出、綠地與廣場用地面積、水土流失治理面積、人均GDP 以及城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積比重是影響長江中游城市群生態(tài)安全的主要障礙因素。其中,一是固定資產(chǎn)投資額比重、人均水資源障礙度一直位列前列;其次,地方財政一般預(yù)算內(nèi)教育支出和水土流失治理面積障礙度居高不下;三是綠地與廣場用地面積和人均GDP障礙度排名較靠前。研究發(fā)現(xiàn)固定資產(chǎn)投資額比重、人均水資源量和地方財政一般預(yù)算內(nèi)教育支出將穩(wěn)定成為影響長江中游城市群生態(tài)安全的首要因素。對比分析發(fā)現(xiàn),固定資產(chǎn)投資額比重表明投資力度不足對生態(tài)安全水平起抑制作用,未來應(yīng)加大投入環(huán)境治理和保護力度;其次,人均水資源表示水資源的豐寡對其生態(tài)環(huán)境具有顯著影響;人均GDP障礙度連續(xù)下降,表明生活水平方面經(jīng)濟發(fā)展影響有所改善,綠地與廣場用地面積障礙度排序靠前,表示在國土空間規(guī)劃布局方面的社會空間進步影響仍有較大改善空間。

表6 長江中游城市群生態(tài)安全評價指標障礙度及其排序Table 6 Obstacles and ranking of ecological security assessment indicators for urban agglomeration in middle reaches of Yangtze River

3.4 長江中游城市群生態(tài)安全水平提升路徑

結(jié)合研究區(qū)生態(tài)安全障礙度診斷結(jié)果及其發(fā)展趨勢,要提升長江中游城市群生態(tài)安全水平,優(yōu)化其空間格局,未來還應(yīng)從經(jīng)濟對策響應(yīng)、生態(tài)資源有效利用以及生態(tài)制度建設(shè)管理方面加以完善。

3.4.1 強化固定資產(chǎn)投資引領(lǐng)響應(yīng),推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級 固定資產(chǎn)投資額比重是抑制長江中游城市群生態(tài)安全水平提升的首要障礙因素,一方面支持景德鎮(zhèn)市、鄂州市、益陽市等固定資產(chǎn)投入較低城市發(fā)展,可以維持因折舊和技術(shù)落后而淘汰的生產(chǎn)力,另一方面重視長沙制造業(yè)、武漢空間數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)和南昌VR 數(shù)字產(chǎn)業(yè)等城市自身的特色產(chǎn)業(yè)和優(yōu)勢產(chǎn)業(yè),尤其是實現(xiàn)綠色產(chǎn)業(yè)的融入,以固定資產(chǎn)投資促循環(huán)、低碳和綠色經(jīng)濟發(fā)展,直接提高未來社會財富的創(chuàng)造潛力,進而提升區(qū)域生態(tài)安全產(chǎn)出水平。

3.4.2 重視水資源綜合開發(fā)利用,提升全要素資源環(huán)境績效 長江中游城市群匯集多個水系,將生態(tài)價值與生態(tài)安全緊密結(jié)合是促進區(qū)域城市群生態(tài)安全水平的有效路徑。一是基于洞庭湖、鄱陽湖以及東湖等水資源本底,節(jié)約集約利用資源是保護生態(tài)環(huán)境、提高資源環(huán)境承載能力;二是降低區(qū)域城鎮(zhèn)化與工業(yè)降低污染物排放,結(jié)合亞熱帶季風(fēng)氣候下降水年際變化特征,在武漢市、長沙市和南昌市著力打造長江中游城市群濕地、山林等生態(tài)資源共同體,以帶動全域?qū)崿F(xiàn)山水林田湖草沙高效利用。

3.4.3 提高生態(tài)安全預(yù)算支出,推進生態(tài)系統(tǒng)公眾參與治理 長江中游城市群的萍鄉(xiāng)市、衡陽市、婁底市等地區(qū)生態(tài)安全管理水平受到地方財政一般預(yù)算內(nèi)教育支出和水土流失治理面積等因素綜合影響。一是積極發(fā)揮長江中游地方政府生態(tài)安全監(jiān)管職能,在水土流失問題嚴重地區(qū)加大長江中游生態(tài)治理項目投入,并且強化污染整治力度;二是加大以生態(tài)文明為核心的生態(tài)安全教育宣傳支出,提升公眾生態(tài)文明意識,形成綠色生產(chǎn)生活方式,實現(xiàn)生態(tài)文明治理的公眾參與。

4 結(jié)論

(1)2006—2020 年,長江中游城市群生態(tài)安全水平從2006年0.353 5增長到2020年0.519 8,年均增0.011 9,生態(tài)安全評價水平呈穩(wěn)步上升態(tài)勢,其生態(tài)安全等級實現(xiàn)了從較不安全(Ⅱ)等級到臨界安全(Ⅲ)等級的提升。但區(qū)域內(nèi)地市生態(tài)安全等級差距明顯,多處于臨界安全等級(Ⅱ),距離全面達到基本安全等級(Ⅲ)狀態(tài)仍有較大差距。

(2)從空間演變規(guī)律來看,長江中游城市群生態(tài)安全水平存正空間自相關(guān)性,Global Moran′sI指數(shù)值介于0.035～0.214,且大多通過1%的顯著性檢驗。高—高聚集區(qū)(HH)大多位于江西省域的中部,而低—低聚集區(qū)(LL)都位于湖北省的中部地區(qū)。

(3)長江中游城市群生態(tài)安全的障礙因素綜合排序為管理因素＞影響因素＞壓力因素＞響應(yīng)因素＞驅(qū)動力因素＞狀態(tài)因素。其中,生態(tài)安全水平受到固定資產(chǎn)投資額比重、人均水資源量、地方財政一般預(yù)算內(nèi)教育支出、綠地與廣場用地面積、水土流失治理面積、人均GDP和城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積綜合影響。

(4)長江中游城市群生態(tài)安全應(yīng)從固定資產(chǎn)投資引領(lǐng)響應(yīng)、生態(tài)資源合理有效利用以及推進生態(tài)系統(tǒng)公眾參與治理方面加以完善,以構(gòu)建區(qū)域生態(tài)安全屏障。